25.08.2021, 18:29
Некодирующая РНК в клетке входит в некоторые важные органеллы, регулирует синтез белков, ускоряет отдельные реакции и участвует в других биологически важных процессах. Часто функционирование некодирующих РНК обеспечивается устойчивыми взаимодействиями нуклеотидов одной или нескольких молекул РНК. Биоинформатик из МФТИ и Института математических проблем биологии РАН описал известные структуры некодирующих РНК, связанных с аденином.
Дарья Сокол, пресс-служба МФТИ
ДНК хранит информацию о нужных для функционирования клетки белках. При считывании этой информации образуются промежуточные молекулы — матричные РНК, по которым впоследствии и строится белок. Однако далеко не вся ДНК хранит последовательности именно белков, например почти 98% генома человека не кодируют белки. По части некодирующей ДНК синтезируются некодирующие молекулы РНК. Если провести аналогию состава РНК с материей во вселенной, можно сказать, что это темная РНК. На данный момент известно, что эти молекулы, как правило, участвуют в регуляции синтеза белка, составляют большую часть рибосомы и выполняют ее функции.
Также некодирующие РНК ускоряют некоторые биохимические процессы в клетке, в том числе могут подавлять производство белка. На этом эффекте основана работа одного из лекарств от редкого генетического заболевания — спинально-мышечной атрофии. ДНК и некоторые участки РНК представляют собой двунитевые молекулы или части молекул, закрученные в спираль. Образующие молекулу нити расположены несимметрично относительно оси спирали, поэтому образуются малая и большая бороздки — меньший и больший, чем 180°, угол между нитями. В малые бороздки некоторых некодирующих РНК встраиваются аденины из той же или другой молекулы РНК. Структуры РНК со связанным аденином называются А-минорами, а несколько идущих подряд А-миноров — мотивом А-минор.
Автор работы систематизировал имеющиеся структуры А-миноров и мотивов А-минор, описал их геометрию и функции. Ученый выделил две основных группы А-миноров, различающихся расстоянием вдоль последовательности РНК между тремя участвующими во взаимодействии нуклеотидами. В структурах из первой группы они расположены близко, из второй — удалены друг от друга. Все обнаруженные ранее структуры А-миноров можно разделить по этим двум группам и по типам взаимодействия в группах. Благодаря этой классификации можно быстро определять вид А-минора или мотива А-минора и пользоваться уже известными их свойствами. Работа опубликована в журнале Biochemistry (Moscow).
«Взаимодействия A-минор — один из наиболее распространенных типов взаимодействий частей молекулы РНК или нескольких РНК. Я описал известные взаимодействия A-минор, перечислил примеры функциональных мотивов А-минор и рассмотрел наиболее распространенные типы их структур. Важная особенность A-миноров, о которой следует упомянуть, — это динамика составляющих, которая существенно различается между A-минорами разной структуры. В настоящее время определяющие А-миноры программы и описания используют далеко не все существующие данные.
К сожалению, такой подход упускает из виду многие неканонические A-миноры. Нет сомнений в том, что с экспоненциально растущим числом разрешенных трехмерных структур различных молекул РНК список функционально важных взаимодействий A-минор также будет быстро расти. Следовательно, необходимо разработать расширенные программы для описания различных типов A-миноров и для определения взаимодействий A-миноров с другими мотивами РНК», — поясняет Евгений Баулин старший преподаватель кафедры алгоритмов и технологий программирования МФТИ, научный сотрудник лаборатории прикладной математики ИМПБ РАН — филиала ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.
Материал предоставлен пресс-службой МФТИ
